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吸附等溫線都有哪些類型？

吸附等溫線都有哪些類型？

發(fā)布日期：2013-08-16 來源：貝士德儀器 點擊量：4362

吸附等溫線都有哪些類型？
在1985年，IUPAC建議物理吸附等溫線分為六種類型。然而，經(jīng)過30年的發(fā)展，各種新的特征類型等溫線已經(jīng)出現(xiàn)，并證明了與其密切相關(guān)的特定孔結(jié)構(gòu)。所以，于2015年，IUPAC更新了原有的分類。新規(guī)范的主要變化是I類、IV類吸附等溫線增加了亞分類，用孔寬代替了孔徑。所提出的新的物理吸附等溫線分類如右圖。
一.  I  類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為 I 類吸附等溫線？
I型等溫線彎向P/P 0軸，其后的曲線呈水平或近水平狀，吸附量接近一個極限值，是典型的Langmuir等溫線。吸附量趨于飽和是由于受到吸附氣體能進入的微孔體積的制約，而不是由于內(nèi)部表面積。在P/P  0非常低時吸附量急劇上升，這是因為在狹窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用增強，從而導(dǎo)致在極低相對壓力下的微孔填充。但當達到飽和壓力時（P/P0>0.99），
可能會出現(xiàn)吸附質(zhì)凝聚，導(dǎo)致曲線上揚。
微孔材料表現(xiàn)為I類吸附等溫線。對于在77K的氮氣和87K的氬氣吸附而言，
I(a): 是只具有狹窄微孔材料的吸附等溫線，一般孔寬小于1nm。
I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬，可能還具有較窄介孔。這類材料的一般孔寬小于2.5nm。
具有相對較小外表面的微孔固體（例如，某些活性炭，沸石分子篩和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等溫線。其特點是吸附很快達到飽和。

二.  II 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  II 類吸附等溫線？
無孔或大孔材料產(chǎn)生的氣體吸附等溫線呈現(xiàn)可逆的  II 類等溫線。
  其線形反映了不受限制的單層-多層吸附。如果膝形部分的曲線是尖銳的，應(yīng)該能看到拐點 B ，它是中間幾乎線性部分的起點——  該點通常對應(yīng)于單層吸附完成并結(jié)束；如果這部分曲線是更漸進的彎曲（即缺少鮮明的拐點  B），表明單分子層的覆蓋量和多層吸附的起始量疊加。
當 P/P0=1 時，還沒有形成平臺，吸附還沒有達到飽和，多層吸附的厚度似乎可以無限制地增加。

三.  III 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  III 類吸附等溫線？
III型等溫線也屬于無孔或大孔固體材料。它不存在B點，因此沒有可識別的單分子層形成；吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周邊聚集。對比II型等溫線，在飽和壓力點（即，在P/P 0=1處）的吸附量有限。

四.  IV 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  IV 類吸附等溫線？
IV型等溫線是來自介孔類吸附劑材料（例如，許多氧化物膠體，工業(yè)吸附劑和介孔分子篩）。介孔的吸附特性是由吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用，以及在凝聚狀態(tài)下分子之間的相互作用決定的。在介孔中，介孔壁上最初發(fā)生的單層-多層吸附與II型等溫線的相應(yīng)部分路徑相同，但是，隨后在孔道中發(fā)生了凝聚。孔凝聚是這樣一種現(xiàn)象：一種氣體在壓力P小于其液體的飽和壓力P  0時，在一個孔道中冷凝成類似液相。 一個典型的IV型等溫線特征是形成最終吸附飽和的平臺，但其平臺長度是可長可短（有時短到只有拐點）。
IVa型等溫線的特點是在毛細管凝聚后伴隨回滯環(huán)。當孔寬超過一定的臨界寬度，開始發(fā)生回滯?？讓捜Q于吸附系統(tǒng)和溫度，例如，在筒形孔中的氮氣/77K和氬氣/87K吸附，臨界孔寬大于4nm。具有較小寬度的介孔吸附材料符合IVb型等溫線，脫附曲線完全可逆。原則上，在錐形端封閉的圓錐孔和圓柱孔（盲孔）也具有IVb型等溫線。

五.  V 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  V 類吸附等溫線？
在P/P 0較低時，V型等溫線形狀與III型非常相似，這是由于吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對較弱。在更高的相對壓力下，存在一個拐點，這表明成簇的分子填充了孔道。例如，具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行為呈V型等溫線。

六.  VI 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  VI 類吸附等溫線？
VI型等溫線以其臺階狀的可逆吸附過程而著稱。這些臺階來自在高度均勻的無孔表面的依次多層吸附，即材料的一層吸附結(jié)束后再吸附下一層。臺階高度表示各吸附層的容量，而臺階的銳度取決于系統(tǒng)和溫度。
在液氮溫度下的氮氣吸附，無法獲得這種等溫線的完整形式。VI型等溫線中最好的例子是石墨化炭黑在低溫下的氬吸附或氪吸附。

吸附等溫線都有哪些類型？

發(fā)布日期：2021-04-11; 瀏覽量：4362

吸附等溫線都有哪些類型？
在1985年，IUPAC建議物理吸附等溫線分為六種類型。然而，經(jīng)過30年的發(fā)展，各種新的特征類型等溫線已經(jīng)出現(xiàn)，并證明了與其密切相關(guān)的特定孔結(jié)構(gòu)。所以，于2015年，IUPAC更新了原有的分類。新規(guī)范的主要變化是I類、IV類吸附等溫線增加了亞分類，用孔寬代替了孔徑。所提出的新的物理吸附等溫線分類如右圖。
一.  I  類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為 I 類吸附等溫線？
I型等溫線彎向P/P 0軸，其后的曲線呈水平或近水平狀，吸附量接近一個極限值，是典型的Langmuir等溫線。吸附量趨于飽和是由于受到吸附氣體能進入的微孔體積的制約，而不是由于內(nèi)部表面積。在P/P  0非常低時吸附量急劇上升，這是因為在狹窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用增強，從而導(dǎo)致在極低相對壓力下的微孔填充。但當達到飽和壓力時（P/P0>0.99），
可能會出現(xiàn)吸附質(zhì)凝聚，導(dǎo)致曲線上揚。
微孔材料表現(xiàn)為I類吸附等溫線。對于在77K的氮氣和87K的氬氣吸附而言，
I(a): 是只具有狹窄微孔材料的吸附等溫線，一般孔寬小于1nm。
I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬，可能還具有較窄介孔。這類材料的一般孔寬小于2.5nm。
具有相對較小外表面的微孔固體（例如，某些活性炭，沸石分子篩和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等溫線。其特點是吸附很快達到飽和。

二.  II 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  II 類吸附等溫線？
無孔或大孔材料產(chǎn)生的氣體吸附等溫線呈現(xiàn)可逆的  II 類等溫線。
  其線形反映了不受限制的單層-多層吸附。如果膝形部分的曲線是尖銳的，應(yīng)該能看到拐點 B ，它是中間幾乎線性部分的起點——  該點通常對應(yīng)于單層吸附完成并結(jié)束；如果這部分曲線是更漸進的彎曲（即缺少鮮明的拐點  B），表明單分子層的覆蓋量和多層吸附的起始量疊加。
當 P/P0=1 時，還沒有形成平臺，吸附還沒有達到飽和，多層吸附的厚度似乎可以無限制地增加。

三.  III 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  III 類吸附等溫線？
III型等溫線也屬于無孔或大孔固體材料。它不存在B點，因此沒有可識別的單分子層形成；吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周邊聚集。對比II型等溫線，在飽和壓力點（即，在P/P 0=1處）的吸附量有限。

四.  IV 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  IV 類吸附等溫線？
IV型等溫線是來自介孔類吸附劑材料（例如，許多氧化物膠體，工業(yè)吸附劑和介孔分子篩）。介孔的吸附特性是由吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用，以及在凝聚狀態(tài)下分子之間的相互作用決定的。在介孔中，介孔壁上最初發(fā)生的單層-多層吸附與II型等溫線的相應(yīng)部分路徑相同，但是，隨后在孔道中發(fā)生了凝聚?？啄凼沁@樣一種現(xiàn)象：一種氣體在壓力P小于其液體的飽和壓力P  0時，在一個孔道中冷凝成類似液相。 一個典型的IV型等溫線特征是形成最終吸附飽和的平臺，但其平臺長度是可長可短（有時短到只有拐點）。
IVa型等溫線的特點是在毛細管凝聚后伴隨回滯環(huán)。當孔寬超過一定的臨界寬度，開始發(fā)生回滯?？讓捜Q于吸附系統(tǒng)和溫度，例如，在筒形孔中的氮氣/77K和氬氣/87K吸附，臨界孔寬大于4nm。具有較小寬度的介孔吸附材料符合IVb型等溫線，脫附曲線完全可逆。原則上，在錐形端封閉的圓錐孔和圓柱孔（盲孔）也具有IVb型等溫線。

五.  V 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  V 類吸附等溫線？
在P/P 0較低時，V型等溫線形狀與III型非常相似，這是由于吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對較弱。在更高的相對壓力下，存在一個拐點，這表明成簇的分子填充了孔道。例如，具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行為呈V型等溫線。

六.  VI 類吸附等溫線都有哪些特點？哪種多孔材料表現(xiàn)為  VI 類吸附等溫線？
VI型等溫線以其臺階狀的可逆吸附過程而著稱。這些臺階來自在高度均勻的無孔表面的依次多層吸附，即材料的一層吸附結(jié)束后再吸附下一層。臺階高度表示各吸附層的容量，而臺階的銳度取決于系統(tǒng)和溫度。
在液氮溫度下的氮氣吸附，無法獲得這種等溫線的完整形式。VI型等溫線中最好的例子是石墨化炭黑在低溫下的氬吸附或氪吸附。